Технико-экономическое обоснование тестирования транскрипционных ответов как индикатора индивидуализированных ответов на радиационные эффекты (RTGene)

Биологические маркеры радиационного облучения играют решающую роль в сортировке лиц с подозрением на облучение после радиационной аварии или инцидента. Они также могут оценивать индивидуальные дозы, что позволяет оценить отдаленные эффекты облучения у пострадавших людей. В последние годы было показано, что анализ экспрессии генов является чувствительным биологическим маркером радиационного облучения, который можно использовать для действительно индивидуальной дозиметрии. Возможность использования этого анализа экспрессии гена в крупномасштабном сценарии массового поражения была предложена и проверена в недавнем упражнении по взаимному сравнению. Классические цитогенетические методы и, в частности, золотой стандарт дицентрического анализа имеют два основных недостатка: (1) отсутствие высокой производительности и (2) задержки в несколько дней между взятием крови и получением результатов. Хотя необходимо проделать дополнительную работу для дальнейшей оценки его пригодности для целей сортировки, ясно, что анализ экспрессии генов в образцах крови может предоставить ценную информацию, поскольку существует временное окно (т. 12-48 часов) после радиационного облучения, когда специфические чувствительные к облучению гены имеют линейную дозозависимую реакцию (0-5 Гр). Большая часть работы на сегодняшний день была сосредоточена на разработке чувствительных анализов для изучения модификаций экспрессии генов с использованием современных технологий, то есть мультиплексной количественной цифровой полимеразной цепной реакции (КПЦР) и систем молекулярного подсчета.

Недавно созданная в Public Health England (PHE) технология позволяет проводить прямой подсчет молекул нуклеиновых кислот (ДНК, мРНК, микроРНК и днРНК) без необходимости проведения ферментативной реакции или этапов амплификации, что сокращает время сбора данных. Система предлагает возможности мультиплексирования, сравнимые с микрочипами, но с большей точностью и чувствительностью. Еще одно уникальное преимущество этой технологии заключается в том, что нет необходимости в длительном и трудоемком биоинформатическом анализе, поскольку результаты получаются в виде подсчитанного количества событий. Этот новый метод анализа экспрессии генов был оценен для приложений радиационной биодозиметрии с многообещающими результатами. Кроме того, экспрессия генов показала высокую степень перспективности в качестве маркера поздних эффектов облучения, например нормальных тканевых реакций после лечебной лучевой терапии рака молочной железы. Клинические данные свидетельствуют о том, что системные воспалительные реакции играют критическую роль в прогрессировании эффектов облучения: например, соотношение нейтрофилов и лимфоцитов представляет собой маркер системного воспаления до лечения и является независимым прогностическим фактором, полезным для индивидуальной оценки риска в молочной железе. онкобольных, проходящих лучевую терапию. Таким образом, гены, имеющие отношение к воспалительным реакциям, являются интересными кандидатами для дальнейшего изучения. Недавно впервые была продемонстрирована линейность транскрипционной зависимости доза-реакция для конкретных радиационно-чувствительных генов в образцах крови человека, подвергшихся облучению ex vivo, и недавно была оценена индивидуальная вариабельность реакции после облучения низкими и высокими дозами. Следующим логическим этапом биологической разработки анализа экспрессии генов является проверка этих новых методов на образцах крови человека, подвергшихся воздействию радиации in vivo.

В последние годы набирает популярность использование образцов пациентов, проходящих лучевую терапию, для валидации методов. Сложное планирование лечения для клинической лучевой терапии приводит к очень точным расчетам индивидуальной дозы, что позволяет проверять биологические оценки дозы. Диапазон стандартных схем лучевой терапии, выбранных для включения в это исследование, обеспечит широкий диапазон доз для оценки анализа экспрессии генов отдельно и в сочетании с другими цитогенетическими анализами, чтобы смоделировать ряд сценариев потенциального облучения.

Образцы периферической крови будут взяты с информированного согласия у пациентов, проходящих стандартную лучевую терапию до и во время лечения опухолей молочной железы, легких, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Ответы от панелей, содержащих до 800 кодирующих и некодирующих РНК, будут оцениваться в образцах с использованием системы nCounter. Гены-кандидаты, идентифицированные PHE, Columbia и/или в литературе как специфичные для реакций на облучение, будут включены вместе с генами, относящимися к системным воспалительным реакциям, для идентификации транскрипционных ответов для диапазона доз и воздействий на индивидуальной основе. Данные будут анализироваться с использованием существующих и новых статистических инструментов, ориентированных на моделирование данных подсчета. Предполагаемым результатом является идентификация группы генов, специфичных для радиации, для информирования индивидуальных реакций на радиацию, и, если результаты будут благоприятными, в должное время ожидается крупномасштабное продолжение этого предлагаемого экспериментального проекта.